راز‌های جالب فتوسنتز در لیسه‌های آفتاب‌دوست

به گزارش مجله خبری نگار یکی از نمونه‌های چشمگیر این موجودات، Elysia chlorotica است؛ لیسه‌ای کوچک که قادر است انرژی را از نور خورشید تولید کند.

«منحصر‌به‌فرد است، بحث‌برانگیز است، گریزان است، و هرگز غذا نمی‌خورد»

دکتر پاتریک کروگ از دانشگاه ایالتی کالیفرنیا در لس‌آنجلس (CSU) چنین می‌گوید.

این لیسه، ساختار‌های سبز کوچکی را از درون سلول‌های جلبک می‌رباید و از آنها برای فتوسنتز و تولید انرژی بهره می‌برد.

لیسه‌هایی که با نور خورشید زنده می‌مانند

تمام گیاهان دارای کلروپلاست هستند که نور خورشید را به انرژی تبدیل می‌کنند. بیشتر حیوانات برای بقا نیاز به تغذیه منظم دارند. اما Elysia chlorotica با نگهداری کلروپلاست‌های به‌دست‌آمده از جلبک‌ها، قادر است برای ماه‌ها بدون تغذیه معمول، فتوسنتز کند.

«ما نشان دادیم که ژن هسته‌ای مرتبط با فتوسنتز اکسیژن‌زا، به نام psbO، در بدن این لیسه بیان می‌شود»

ماری‌ای. رامفو، زیست‌شیمی‌دانی که در مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۸ مشارکت داشت، چنین نوشت.

دانشمندان دریافته‌اند که این کلروپلاست‌های ربوده‌شده درون بدن لیسه همچنان فعال می‌مانند، حتی با اینکه ژن‌های حیاتی آنها معمولاً در سلول‌های اصلی جلبک قرار دارند.

مطالعه‌ی عمیق‌تر این ترکیب عجیب از ویژگی‌های گیاهی و فیزیولوژی جانوری، ممکن است به کشف چگونگی انتقال ژن‌ها بین گونه‌ها منجر شود؛ موضوعی که بسیاری از پژوهشگران را به خود جذب کرده، چون می‌تواند مسیر‌های ناشناخته‌ای از سازگاری را آشکار کند.

کاهش زیستگاه لیسه‌های فتوسنتزکننده

اگرچه این لیسه‌ها توجه پژوهشگران را جلب کرده‌اند، یافتن آنها در طبیعت کار دشواری است. تغییر خطوط ساحلی، ساخت‌وساز و دگرگونی‌های محیطی ممکن است زیستگاه‌های باتلاقی آنها را کاهش دهد.

برخی متخصصان بر این باورند که تغییرات جزر و مد و فرسایش سواحل می‌توانند جلبک‌هایی را که این لیسه‌ها به آن وابسته‌اند، از بین ببرند. برخی دیگر نیز هشدار می‌دهند که ترکیب گرمایش آب‌ها و آلودگی می‌تواند تهدیدات جدی‌تری برای بقای آنها ایجاد کند.

راز‌های فتوسنتز در بدن لیسه‌ها

بزرگ‌ترین راز این است که چگونه سلول‌های بدن لیسه به کلروپلاست‌های خارجی حمله نمی‌کنند. معمولاً بدن حیوانات نسبت به عناصر بیگانه واکنش نشان می‌دهد، اما این گونه خاص، آنها را به طرز ناشناخته‌ای تحمل می‌کند.

سؤال دیگر این است که چگونه این لیسه‌ها با رادیکال‌های آزاد اکسیژن حاصل از فتوسنتز کنار می‌آیند. این فرآیند معمولاً برای بافت جانوری سمی است، اما این موجودات شبیه‌برگ به‌نظر می‌رسد از آسیب در امان می‌مانند.

برخی آزمایش‌ها نشان داده‌اند که تنظیمات ایمنی خاصی ممکن است به آنها کمک کند تا با این اجزای خورشیدی همزیستی داشته باشند. برخی دانشمندان معتقدند سیگنال‌های مولکولی گرفته‌شده از جلبک‌ها ممکن است به این لیسه‌ها برتری داده باشند.

کاهش جمعیت و سختی تحقیقات

برخی پژوهشگرانی که زمانی به‌دنبال این لیسه بودند، اکنون به مطالعه گونه‌هایی پرداخته‌اند که در دسترس‌تر هستند. جمع‌آوری نمونه‌های کافی برای مطالعات جامع دشوار شده و این موضوع پیشرفت تحقیقات را محدود می‌کند.

پژوهشگران خاطرنشان می‌کنند که پرورش این لیسه‌ها در آزمایشگاه چالش‌برانگیز است. بزرگ‌سالان آن که معمولاً کمتر از یک سال عمر می‌کنند، برای تولیدمثل نیاز به مراقبت ویژه دارند. تخم‌هایشان به لارو‌هایی تبدیل می‌شوند که از انواع مختلف جلبک‌ها تغذیه می‌کنند.

اما پس از بلوغ، تنها جلبک خاصی به نام Vaucheria litorea را می‌خورند؛ جلبکی با رشد آهسته و دشوار برای کشت.

«آن‌ها سریع‌تر از آنچه ما بتوانیم رشدشان دهیم، آن را می‌خورند»

به گفته‌ی پژوهشگر سیدنی پیرس که دهه‌هاست روی این جانوران کار می‌کند.

با کاهش تعداد دانشمندان علاقه‌مند، احتمال پاسخ یافتن به پرسش‌های بنیادین نیز کاهش می‌یابد.

کشفیات ژنتیکی شگفت‌آور

تحقیقات ژنومی، جزئیات جالبی درباره DNA این لیسه آشکار کرده است. در یک تحلیل اولیه، بیش از ۲۴۰۰۰ ژن کدکننده پروتئین شناسایی شد که نشان می‌دهد ژنوم این جانور بزرگ‌تر از حد انتظار است.

دانشمندان در حال بررسی این موضوع هستند که آیا لیسه‌ها ژن‌های دیگری از جلبک‌ها نیز دریافت کرده‌اند که در حفظ کلروپلاست‌های ربوده‌شده کمک می‌کنند یا خیر. اگر تأیید شود، این یافته‌ها می‌توانند الگویی برای درک انتقال ژن بین گونه‌ها ارائه دهند.

این کشفیات حتی ممکن است به راهکار‌های نوینی در زیست‌فناوری منجر شود، جایی که استفاده از فتوسنتز در شرایط جدید می‌تواند انقلابی باشد. اما این پیشرفت‌ها به پایداری جمعیت لیسه وابسته است.

راهکار‌های آینده برای حفاظت و تحقیق

هم‌افزایی عجیب این لیسه با جلبک‌ها، علاوه بر بینش‌های زیستی، می‌تواند در بازسازی محیط‌های ساحلی مؤثر باشد. اگر بتوانیم سازگاری این جانور با تغییرات ساحلی را درک کنیم، شاید بتوانیم راهبرد‌های حفاظت از زیستگاه‌ها را نیز بهبود بخشیم.

برخی پیشنهاد می‌کنند که با نقشه‌برداری از پراکندگی لیسه‌ها و پایش کیفیت آب، می‌توان وضعیت واقعی جمعیت آنها را مشخص کرد. برخی دیگر نیز اجرای پروژه‌های «علم شهروندی» را پیشنهاد می‌دهند تا جوامع محلی در ثبت مشاهدات مشارکت داشته باشند.

راز‌های لیسه‌های آفتاب‌دوست

بسیاری از متخصصان معتقدند که توانایی نادر این لیسه در تبدیل نور خورشید به انرژی ارزش مطالعه گسترده‌تری دارد. پژوهش‌های جامع‌تر می‌تواند به کشف‌های هیجان‌انگیزی منجر شود.

اگر دانشمندان به تحقیقات خود ادامه دهند، هم‌زیستی میان جانور و گیاه می‌تواند نگاهی نو به توانمندی‌های خلاقانه حیات بیندازد.

هرچند مسیر پژوهش سخت به نظر می‌رسد، امید هست که تیم‌های آینده بتوانند راز‌های بیشتری از این موجود آفتاب‌دوست را کشف کنند. هر مشاهده تازه، ممکن است نمونه‌ای از قانون‌شکنی شگفت‌انگیز حیات باشد.

جهت‌گیری پژوهش‌های آینده

گروه‌های زیست‌محیطی ممکن است با دانشگاه‌ها همکاری کنند تا بررسی‌های هدفمند را تأمین مالی کنند. این اقدامات باعث می‌شود لیسه‌های نادر از نظر علمی فراموش نشوند.

پشتیبانی از رشته‌های گوناگون همچون زیست‌شناسی مولکولی، بوم‌شناسی دریایی و سیاست‌گذاری محیط‌زیستی می‌تواند برای حفظ Elysia chlorotica برای نسل‌های آینده حیاتی باشد.

دانشمندان همچنان نسبت به فرصت‌های میدانی جدید خوش‌بین هستند. همکاری‌های گسترده‌تر در میان شبکه‌های علمی می‌تواند نیروی محرکه‌ای حیاتی برای پیشرفت باشد. 

منبع:فوت وفن